Nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép, chương 12 ppsx

Chương 12:
Ảnh hưởng của các yếu tố công
nghệ
1) Góc nghiêng của dây hàn
Khi nghiêng
dây hàn v
ề phía
sau (ngược với
hướng h
àn), kim
lo
ại nóng chảy bị
hồ quang đẩy, làm
tăng chiều sâu
ngấu. Chiều cao
mối hàn cũng tăng
và chiều rộng
giảm. Kết quả là
h
ệ số ngấu giảm. Mối hàn như vậy dễ bị nứt, rỗ khí và không ngấu.
phương pháp này chỉ áp dụng hạn chế cho h
àn các mối hàn vòng
có đường kính nhỏ.
Khi nghiêng dây hàn về phía trước (theo hướng hàn), hồ
quang có xu hướng song song với trục của điện cực. Phầ
n lớn hồ
quang cháy dưới bề mặt kim loại cơ bản; việc nung trước bề mặt
hàn được cải thiện. Lượng kim loại nóng chảy phía dưới hồ quang
Hình 2-22. Góc nghiêng dây hàn và ảnh hưởng của góc
nghiêng về phía trước lên hình dạng mối hàn
tăng, dẫn đến giảm lượng kim loại cơ bản nóng chảy. Kết quả là

chi
ều sâu ngấu giảm nhưng chiều rộng mối hàn lại tăng.
2) Góc nghiêng của vật hàn
Góc
nghiêng v
ật hàn
lên phía tên t
ạo
nên hình dạng
mối hàn tương tự
như khi hàn với
góc dây hàn
nghiêng v
ề phía
sau, và góc
nghiêng v
ật hàn
xu
ống phía dưới tạo
nên hình dạng mối
hàn tương tự như khi
hàn với góc dây hàn
nghiêng v
ề phía trước.
Để tạo dáng tốt
mối hàn, cần tránh hàn với góc nghiêng lớn hơn 8
o
so với mặt
phẳng nằm ngang.
Trên hình 2-24 là thí dụ sử dụng góc nghiêng vật hàn là

trường hợp hàn mối hàn vòng có đường kính nhỏ.
Hình 2-24. Vị trí dây hàn khi hàn các mối hàn vòng
đường kính nhỏ và cường độ dòng điện hàn tối đa
Hình 2-23. Góc nghiêng vật hàn và hình dạng mối hàn
3) Loại dòng điện hàn
Với thuốc hàn silic – mangan thông dụng, khi nối thuận (điện
cực nối vào cực âm), chiều sâu ngấu nhỏ hơn và chiều cao mối hàn
l
ớn hơn so với khi nối nghịch. Khi dùng dòng xoay chiều, ta có giá
trị trung bình so với hai loại đấu dây kể trên.
4) Loại thuốc hàn
Thành phần thuốc hàn ảnh hưởng đến chiều dài hồ quang
(tính chất ion hóa). Thuốc hàn có tính chất ion hóa kém cho hồ
quang ngắn, do đó chiều sâu ngấu lớn.
Độ hạt của thuốc h
àn cũng ảnh hưởng đến hình dạng mối
hàn. Độ hạt thô (khối lượng ri
êng của thuốc hàn nhỏ) có tác dụng
làm chiều sâu ngấu nhỏ hơn so với độ hạt nhỏ, do đó thích hợp cho
hàn các tấm mỏng.
2.5.3 Ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu
Với chế độ hàn nhất định, hình dạng mối hàn hầu như không
thay đổi theo loại li
ên kết
hàn. Hình dạng mối hàn
ch
ỉ thay đổi theo chế độ
hàn. Loại liên kết hàn, góc
rãnh hàn và khe
đáy ảnh

Hình 2-25. Ảnh hưởng của góc rãnh hàn và
khe đáy lên hình dạng mối hàn
hưởng đến phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn. Góc rãnh
hàn và khe đáy lớn làm cho lượng kim loại cơ bản tham gia vào
m
ối hàn giảm.
2.6 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN
Các thông số của chế độ hàn được xác định dựa trên các giá
tr
ị biết trước về hình dạng mối hàn. Các thông số của chế độ hàn
bao g
ồm: đường kính dây hàn, cường độ dòng điện hàn, điện áp hồ
quang, tốc độ hàn, tốc độ cấp dây.
2.6.1 Trường hợp hàn giáp mối không có rãnh hàn (hàn
t
ừ 2 phía, mỗi phía hàn một lượt):
Các bước tính toán cần thiết như sau:
1. Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho hàn từ một
phía,
2. Tính dòng
điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy đó,
3. Chọn đường kính dây hàn,
4. Tính t
ốc độ hàn,
5.
Tính điện áp hàn,
6.
Tính năng lượng đường và kiểm tra các kích thước
cơ bản của mối h
àn.

N
ếu chiều sâu chảy và các kích thước đó thỏa mãn yêu cầu
thì tính tương tự cho phía thứ hai. Nếu không, phải điều chỉnh chế
độ h
àn cho phù hợp. Sau đó tính tiếp.
Cụ thể tính toán như sau:
1. Chiều sâu chảy lớp thứ nhất với phía hàn thứ nhất:
h
1
= s/2 + 2 ÷ 3 (mm)
2. Cường độ dòng điện hàn cho lớp đó. Có nhiều công
thức để tính và có thể tra theo bảng, ví dụ:
I = (80 ÷ 100).h
1
3. Chọn đường kính dây hàn: d = 2.(I/

.j)
0,5
[mm] trong đó j
– mật độ dòng điện hàn tối đa:
d [mm] 2 3 4 5 6
j [A/mm
2
] 65 ÷ 200 45 ÷ 90 35 ÷ 60 30 ÷ 50 25 ÷ 45
4. Tính tốc độ hàn. Để bảo đảm điều kiện kết tinh tốt của
vũng hàn, tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng của vũng hàn phải
không đổi. Theo lý thuyết truyền nhiệt, ta sẽ có:
v.I = A = const.
T
ức là v = A/I (m/h)

d [mm] 1,6 2 3 4 5 6
A[.10
3
Am/h] 5 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷
16
16 ÷
20
20 ÷
25
25 ÷
30
Công thức thực nghiệm khác: v = I
2
/k.h (m/h)
Trong đó: I = (A); h = (mm); k = 0,22.10
4
khi h  9 mm và k =
0,49.10
4
khi h > 9 mm.
5. Tính điện áp hàn:
U = 20 + 50.I.10
-3
/d
0,5

1 (V) trong đó d = [mm]; I = (A).
6. Điều chỉnh tính toán
Nếu dùng công thức b = h.


n
và h =
n
d
n
d
q
A
Tce
q



2
max
có thể thấy hệ số ngấu

n
nhỏ hơn giá trị dưới của khoảng tối ưu
(1,3 ÷ 2) thì phải điều chỉnh các thông số đã tính toán của chế độ
hàn bằng cách giảm tốc độ hàn v cho tới khi có được chiều rộng
yêu cầu của mối hàn hoặc tăng tốc độ hàn khi hệ số ngấu lớn hơn
2. Cần đặc biệt chú ý giá trị I tính được có thể vượt quá giá trị cho
phép đối với loại thuốc hàn cho trước.
2.6.2 Trường hợp hàn giáp mối có rãnh hàn (hàn từ 2
phía, mỗi phía hàn một lượt):
Các bước tính toán như sau:
1. Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho h
àn từ một
phía

2. Tính dòng
điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy đó,
1. Chọn đường kính dây hàn,
2. Tính t
ốc độ hàn,
3.
Tính điện áp hàn,
4.
Tính năng lượng đường và các kích thước cơ bản của
mối hàn.
C
ụ thể tính toán bước 6 như sau:
c = (F
d
– f
2
.tg

- H.a)/(

.b – a)
Trong đó:
F
d
- diện tích tiết diện ngang lớp đắp
f - Chiều sâu vát mép

- góc mép hàn (1/2 góc rãnh hàn)
H = const, H – chiều cao toàn bộ mối hàn (đã xác định trước
cho trường hợp không có r

ãnh hàn
và khe đáy.
a - Khe đáy
b - Chiều rộng mối hàn
h = H - c
2.6.3 Trường hợp hàn giáp mối nhiều lớp, hàn từ 2 phía:
Bước 1:
Tính chế độ hàn cho lớp thứ nhất ở phía thứ nhất.
Theo đường kính dây hàn đ
ã chọn, tính I theo công thức đã
bi
ết sau:
U = 20 + 50.I.10
-3
/d
0,5

1 và

n
=k’.(19 – 0,01.I).d.(U/I)
Tìm v = A/I
Xác định h, b, c và H của mối hàn thứ nhất đó (có thể khe
đáy
a = 0)
C
ần thỏa mãn điều kiện:
h + h’ = p + k
Bước 2:
Tính chế độ hàn cho lớp

thứ nhất ở phía còn lại – như
Hình 2-26. Kích thước mối hàn giáp
m
ối có vát mép hàn từ hai phía
Hình 2-27. Kích thước mối hàn giáp mối
có rãnh hàn, hàn nhi
ều lớp
vừa tính ở bước 1.
Bước 3:
Tính chế độ hàn cho các lớp còn lại ở mỗi phía, coi diện tích
tiết diện ngang các lớp hàn đó như nhau:
F
2
= F
3
= F
n
F
x
= F
d
= F
d1
F
x
– là diện tích tiết diện ngang kim loại đắp của toàn bộ các
lớp hàn từ thứ hai trở đi ở phía đó;
F
d
– là tổng diện tích tiết diện ngang kim loại đắp ở phía đó;

F
d1
– là diện tích tiết diện ngang kim loại đắp của lớp thứ
nhất.
Do đó số lớp h
àn tiếp theo là n = F
x
/ F
n